文档介绍：第10章单片机应用系统设计选题
基于单片机的温度检测系统设计
基于单片机控制的智能充电器设计
基于单片机的红外通信系统设计
主从式多机通信系统设计
CAN总线站点设计与通信实验
利用单片机和GSM模块实现短消息通信
基于单片机的安全计算机结构设计与实验
基于单片机的步进电机控制系统设计
基于单片机的无刷直流电机调速器设计
简易MP3播放器设计
基于单片机的温度检测系统设计
温度检测通常可利用温度传感器和单片机来实现。常用的温度传感器有热电偶、热敏电阻以及集成温度传感器等。热电偶通常用于工业炉等高温环境;热敏电阻的阻值随温度变化而变化,测量其电阻值即可得到环境温度;集成温度传感器内部集成有感温元件、补偿和放大电路等,具有误差小、体积小、使用方便等优点,如AD590、DS18B20等。本例使用PIC单片机、测温型热敏电阻或集成温度传感器DS18B20设计一个温度检测系统,以掌握温度传感器在单片机系统中的使用方法。
温度检测:系统组成
温度检测系统由温度敏感电路、PIC单片机及显示和报警电路组成,本例采用两种温度敏感电路来实现温度测量。一种是使用热敏电阻,利用它和555芯片组成振荡电路,其振荡频率随着热敏电阻的阻值的变化而变化,利用单片机测量出振荡器输出信号的频率,再通过查表或计算即可得到温度。另一种是采用单总线集成数字温度传感器DS18B20直接测得温度,利用单片机构造适当的时序,以从DS18B20中取得数据。温度的测量值用数码管显示,并在超过限定温度时用蜂鸣器报警。系统组成结构见下图。
温度检测:系统组成
温度检测系统结构框图
温度检测:设计要求
①选用PIC16C54型单片机进行设计。在调试过程中采用可重复编程的PIC16F54型单片机,程序定型后采用PIC16C54型单片机。
②方法一:自行设计温度敏感电路,该电路主要由负温度系数的测温型热敏电阻和555器件组成。建议选用标称阻值为5~10K、B值为3470的负温度系数热敏电阻。
③方法二:选用单总线器件DS18B20设计温度敏感电路。
④温度的测量范围为-10~+120℃,℃。
⑤温度用四位数码管实时显示。
⑥在温度超过100℃时利用蜂鸣器发出警报。
温度检测:设计提示
①负温度系数的测温型热敏电阻的电阻-温度特性为:
其中,T0是热敏电阻在绝对温度下的阻值;RT0是热敏电阻在绝对温度下的阻值,即标称阻值;B称为热敏电阻的热敏指数。在购买热敏电阻时,必须要明确标称阻值和B值这两个指标。
②检测温度有直接法和间接法。直接法通过采样热敏电阻上的电压和电流,计算其电阻,查表得到温度。这种方法需要A/D转换电路。间接法是指将热敏电阻作为振荡电路的一个元件,振荡输出随阻值变化而变化,CPU检测到这种变化,据此可检测出温度。比如,将热敏电阻和555器件组成多谐振荡器,其输出频率就与热敏电阻的阻值对应,由此可检测出温度值。
③使用频率法测量温度时,为了防止电源电压波动引起的干扰,可采用测量波形的占空比来代替测量波形的频率。
温度检测:设计提示
④采用DS18B20设计时,应参考其数据手册,了解单总线器件的使用方法。DS18B20内部集成有补偿电路和A/D转换器等,它输出的温度数据直接就是数字量,因此具有模块化、精度高等优点。其缺点是成本较高,同时利用单总线读取数据需要较长的时间。在对成本和实时性要求不高的场合,可优先采用DS18B20进行设计。
⑤单总线器件与单片机接口时只占用单片机的一位I/O口,而且具有信号传输距离远的优点,但单片机对它的读写要占用较长的时间。在集总式设计场合,中央处理器要采集大量数据,因此不能在每路信号的读写上都花费大量时间,此时,可以用FPGA或CPLD等器件专门进行多路信号的串并转换工作,并通过中断方式与CPU交换数据。
基于单片机控制的智能充电器设计
充电电池广泛应用于工业生产和日常生活中,其充放电过程对电池的安全使用、寿命等具有重要影响。传统的模拟电路充电器一般以恒流或恒压方式对电池充电,难以满足电池对充电过程的特殊要求,容易造成电池因过充、过热、记忆效应等而缩短寿命,甚至引起安全事故。本例设计基于单片机的智能充电器,通过对充电过程进行精确的检测和控制,最大限度地发挥充电电池的作用。
智能充电器:系统组成
智能充电器主要由单片机电路和功率模块组成,其功率模块包括充电和放电电路,此外还包括温度检测电路和显示电路。单片机电路是智能充电器的核心,它检测充电电压、充电电流及电池温度等信息,并按照设定的充电曲线,输出指令给功率放大电路,以